V zadnjem letu so zdravniki in inženirji videli velik uspeh pri zagotavljanju amputiranih visoko nadzorovanih protetičnih okončin. Na primer, DEK "Luke Arm" daje uporabniku dovolj natančen nadzor, da lahko poje s palčkami - to je tudi prva bionska roka, ki jo je odobrila agencija FDA.
Sorodne vsebine
- Ta umetna nevronska mreža ustvari nesmiselne črte prevzema
Toda komunikacija s temi umetnimi udi je nekaj enosmerne ulice. Uporabniki lahko nadzirajo roke, roke in stopala s pomočjo skrbno zasnovanih povezav z obstoječimi živci in mišicami, vendar od umetne okončine ne dobijo pripravljenih povratnih informacij tako, kot bi skozi resnično kožo. To pomeni, da morda ne bodo vedeli, kdaj se nekaj cepi vroče, izjemno občutljivo ali se bo kmalu izteklo iz njihovega dojemanja.
V začetku tega tedna so raziskovalci z Nacionalne univerze v Seulu in Cambridgea, zagonski nosilec MC10 s sedežem v Massachusettsu, predstavili svojo rešitev: polimer, ki je obremenjen s senzorjem, zasnovan tako, da se razteza in počuti kot prava, človeška koža, ki lahko pokrije protetične naprave in daje uporabnikom občutek dotika v prihodnosti. Ekipa, ki jo je vodil Dae-Hyeong Kim, je svojo raziskavo objavila v reviji Nature Communications .
Ključna novost pri tem je fleksibilnost - tako v smislu fizične spretnosti kot v razponu občutkov. Za razliko od senzorjev, ki so jih uporabljali v prejšnjih prizadevanjih, se Kim lahko premika in razteza kot koža. Tanki trakovi iz zlata in silikona, vdelani v polimer, imenovan elastomer, znašajo do 400 senzorjev na kvadratni milimeter. Trakovi so vpleteni v rešetko, kar omogoča, da se material raztegne z minimalnim tveganjem zloma. Mreža raztegljivih elektrod simulira živce. Skupaj lahko senzorji zaznajo temperaturo, vlažnost, tlak in fizične napetosti.
Vendar pa se vsak del materiala ne razteza enako, saj so raziskovalci želeli uskladiti njegovo gibljivost z različnimi lastnostmi po telesu. "Nekateri deli roke se raztezajo le za nekaj odstotkov, drugi deli pa se raztezajo za več kot 20 odstotkov, " je Kim pojasnila za LiveScience . Hkrati imajo različna področja telesa bolj ali manj upogljiva; na primer, koža nad kolenom je bolj prožna od kože na roki. Majhni grelci znotraj polimera dajejo toplino človeški koži.
Zahvaljujoč svojemu tkanemu dizajnu se lahko nova pametna koža upogne brez trganja. (Courtesy Kim, et al. / Nature Communications) Projekt je sicer spodbuden, vendar strokovnjaki menijo, da še zdaleč ni izvedljiv. "Ta demonstracija dobrega koncepta je zanimiva, vendar je potrebno še veliko trdega dela, da pokažemo robustnost in zmogljivosti, potrebne za prenos te naprave v uporabne protetične roke, " Dustin Tyler, profesor biomedicinskega inženiringa pri Case Western Reserve Za MIT Technology Review so povedali univerza, ki je specializirana za nevronske vmesnike.
Zlasti mora ekipa ugotoviti, kako povezati kožo s človekovim osrednjim živčnim sistemom in mu omogočiti, da doživi občutke, ki jih zagotavlja. Prototip sodeluje z podganjevim živčnim sistemom skozi vrsto platinastih nanožiteljev, obdelanih za preprečevanje vnetja. Do sedaj so raziskovalci uspešno dokazali, da koža lahko sproži senzorično skorjo podgane, vendar ne morejo povedati, katera čutila se sprožijo. Nato se bodo morali preizkusiti na večjih živalih, preden se bodo lotili preskušanja na ljudeh.
Kimino delo ima konceptualno podlago glede na predhodna prizadevanja, ki na splošno izražajo en smisel. Lani so na primer lani Tyler in sodelavci iz medicinskega centra za veterane v Clevelandu prenašali občutek za dotik prek 20 senzorjev v protetični roki s priključitvijo naprave na živčne snope. In v začetku tega leta so raziskovalci švicarskega Zveznega tehnološkega inštituta uporabili podobno metodo, da so amputirancu omogočili razlikovanje oblike predmetov z dotikom. Medtem je ekipa na univerzi Northwestern uspešno prenesla občutke temperature in vibracij z uporabo obstoječih mišic kot senzorskih ojačevalcev.
Kim in njegova ekipa sta patentirala svojo zasnovo, vendar trenutno nimata časovne premice, s katero bi umetno kožo sprostila v javnost.
